Курсовой проект по дисциплине Турбомашины аэс Тема Расчёт тепловой схемы турбоустановки к800240 Расчетнопояснительная записка
 Скачать 1.05 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ АВТОНОМНАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ» ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА АТОМНЫЕ СТАНЦИИ КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине: «Турбомашины АЭС» Тема: Расчёт тепловой схемы турбоустановки К-800-240 Расчетно-пояснительная записка Выполнил студент группы: АСПо-171 (индекс группы) Рощупкина Т. Н. ………………….. (ФИО) (подпись, дата) Руководитель : Боев М. А. (подпись, дата) (ФИО) Защищено …………………. Оценка ……………………... (дата) Воронеж 2021 Содержание 1. Постановка задачи 3 2.Описание принципиальной тепловой схемы турбоустановки К-800-240 3 3. Расчет принципиальной тепловой схемы паротурбинной установки 4 3.1Исходные данные для расчета принципиальной тепловой схемы турбоустановки К-800-240 7 3.2 Определение параметров пара и воды в элементах тепловой схемы 9 4. Тепловые балансы подогревателей 18 4.1 Определение расхода пара на турбопривод питательного насоса 18 4.2 Расчет регенеративных подогревателей высокого давления 20 4.3 Расчет деаэратора питательной воды 22 4.4Расчет регенеративных подогревателей низкого давления 24 5. Определение технико-экономических показателей 35 Заключение 35 Приложение (Маслоохладители ПТУ) 36 Список используемой литературы 41 Постановка задачи Расчет тепловой схемы АЭС сводиться к расчету стандартной турбоустановки. Расчет приведен для турбоустановки К-800-240. Конечной целью является определение электрической мощности и КПД турбоустановки при заданном расходе пара на турбину и заданной мощности теплофикационной установки. 2. Описание принципиальной тепловой схемы турбоустановки К-800-240 Конденсационная паровая турбина К-800-240 производственного объединения турбостроения «Ленинградский металлический завод» (ПОТ ЛМЗ) номинальной мощностью 800 МВт предназначена для непосредственного привода генератора переменного тока ТВВ-800-2 мощностью 800 МВт и для работы в блоке с прямоточным котлом. Номинальные значения основных параметров турбины приведены в табл. 1. Конструкция турбины. Турбина представляет собой одновальный пятицилиндровый агрегат, состоящий из ЦВД+ЦСД + 3ЦНД. Пар из котла подводится по двум паропроводам к двум стопорным клапанам. Каждый из них сблокирован с двумя регулирующими клапанами, от которых пар по четырем трубам поступает к ЦВД. Во внутренний корпус ЦВД вварены четыре сопловые коробки патрубков. Пароподводящие штуцера имеют сварные соединения с наружным корпусом цилиндра и подвижные - с горловинами сопловых коробок. Пройдя сопловой аппарат, пар поступает в левый поток, состоящий из регулирующей ступени и пяти ступеней давления, поворачивает на 180° и перепускается в правый поток, состоящий из шести ступеней давления, и далее отводится на промежуточный перегрев по двум паропроводам. После промежуточного перегрева пар по двум трубам подводится к двум стопорным клапанам ЦСД, установленным по обе стороны цилиндра, и от них к четырем коробкам регулирующих клапанов, находящихся непосредственно на цилиндре. Двухпоточный ЦСД имеет по 9 ступеней в каждом потоке, причем первые ступени каждого потока размещены в общем внутреннем корпусе. Из выхлопных патрубков ЦСД пар по четырем трубам подводится к трем ЦНД. Роторы ВД и СД - цельнокованые, роторы НД - с насадными дисками, с высотой рабочих лопаток последних ступеней 960 мм. Средний диаметр этой ступени -2480 мм. Роторы имеют жесткие соединительные муфты и лежат на двух опорах. Фикспункт вадопровода расположен между ЦВД и ЦСД. Турбина снабжена паровыми лабиринтовыми уплотнениями. В предпоследние отсеки концевых уплотнений ЦНД подается пар с давлением 0,101-0,103 МПа из коллектора, давление в котором регулятором поддерживается равным 0,107-0,117 МПа. Концевые уплотнения ЦВД и ЦСД работают по принципу самоуплотнения. Отсосы из предпоследних отсеков сведены в общий коллектор, в котором регулятором «до себя» поддерживается давление 0,118-0,127 МПа Из концевых каминных камер уплотнений всех цилиндров паровоздушная смесь отсасывается эжектором через вакуумный охладитель. Схема питания концевых уплотнений ЦВД и ЦСД позволяет подавать горячий пар от постороннего источника при пусках турбины из неостывшего состояния. Расчет принципиальной тепловой схемы паротурбинной установки Принципиальная тепловая схема установки изображена на Рисунке 1. Турбина имеет восемь нерегулируемых отборов пара , предназначенных для подогрева питательной воды (основного конденсата) в ПНД, деаэраторе и ПВД до температуры 274 °С (при номинальной мощности турбины и питании приводных турбин главных питательных насосов паром из отборов турбины). Допускается работа турбины с отключенными регенеративными ПНД: при отключении одной нитки ПВД мощность турбины не должна превышать 785 МВт; при отключении двух ниток ПВД мощность турбины не должна превышать 730 МВт. Допускается длительная работа при отклонениях (в любых сочетаниях) параметров (пара и охлаждающей воды) от номинальных в следующих пределах: давление пара перед стопорными клапанами от 23,04 до 24,02 МПа; температура пара перед стопорными клапанами 540±10°С; температура охлаждающей воды на входе в конденсаторы не выше 33 °С. Допускается кратковременная непрерывная работа турбины в течение не более 30 мин при повышении выше номинальных температуры свежего пара и температуры промежуточного перегрева на 10 °С или начального давления на 0,98 МПа. При достижении этих значений в любых сочетаниях суммарная продолжительность работы турбины не более 200 ч в год. Турбина может длительно работать с минимальной мощностью 240 МВт при номинальных параметрах пара. При этом время постепенного перехода от номинальной мощности до 30 % составляет не менее 60 мин. В диапазоне мощности от 100 до 60 % температура свежего пара и пара промежуточного перегрева должна быть номинальной. При снижении мощности от 60 до 30 % возможно плавное снижение температуры от номинальной до 505 °С за время не менее 60 мин. Турбина может работать при скользящем давлении свежего пара. Допускается устойчивая работа турбины с мощностью менее 30 % номинальной вплоть до нагрузки на собственные нужды, а также работа на собственные нужды и на холостом ходу после сброса нагрузки. При этом длительность работы на холостом ходу и нагрузке на собственные нужды не более 40 мин. Допускается работа турбины в беспаровом режиме длительностью до 3 мин. Конденсаторы турбины оборудованы водо- и пароприемными устройствами. Водоприемные устройства рассчитаны на прием при пуске турбины Конденсационная установка состоит из конденсаторной группы, воздухо- удаляющего устройства, конденсатных насосов, эжекторов для отсоса воздуха из водяных камер, циркуляционных насосов. Конденсаторная группа включает в себя два продольных конденсатора с одинаковой поверхностью теплопередачи. Общая поверхность теплопередачи конденсаторной группы составляет 41200 м2. Конденсаторы устанавливаются на пружинных опорах. Воздухоудаляющее устройство, обеспечивающее нормальный процесс теплообмена в конденсаторе и прочих теплообменных аппаратах, состоит из трех основных эжекторов, один из которых резервный, и двух пускового. Турбоагрегат обслуживается тремя конденсатными насосами (один из них резервный). Для срыва вакуума предусматриваются две параллельно установленные задвижки с электроприводами. Управление задвижками осуществляется со щита управления. Регенеративная установка предназначена для подогрева питательной воды (конденсата турбины) паром, отбираемым из промежуточных ступеней турбины. Установка состоит из подогревателя замкнутого контура газоохладителей генератора, двух охладителей шара лабиринтовых уплотнений, четырех ПНД, деаэратора, трех ПВД и насосов. Установка сетевых подогревателей предназначена для снабжения потребителя горячей водой и состоит из двух ПСВ (основного и пикового). Производительность установки - 586 ГДж/ч. 3.1 Исходные данные для расчета принципиальной тепловой схемы турбоустановки К-800-240 Таблица 1. Номинальные значения основных параметров турбины
Таблица 2. Значения КПД элементов тепловой схемы
 Рисунок 1. Принципиальная тепловая схема турбоустановки К-800-240 3.2 Определение параметров пара и воды в элементах тепловой схемы Турбина имеет восемь нерегулируемых отборов пара Для определения температуры и энтальпии пара в камерах отборов необходимо построить процесс расширения пара на h,s – диаграмме с начальными параметрами пара:  МПа;  оС;  кДж/кг.Потеря давления свежего пара в стопорном и регулирующих клапанах, а также тракте паровпуска при полностью открытых клапанах составляет 4%. Учитывая потерю, давление будет равным:  Из точки  соответствующей состоянию пара перед первой ступенью,проводится вертикально вниз (по изоэнтропе) отрезок длина которого в масштабе диаграммы соответствует 20 мм. Этот отрезок отражал бы изменения параметров пара в регулирующей ступени, если бы процесс в ней протекал без энергетических потерь. Относительный внутренний КПД регулирующей ступени принимаем равным  .Энтальпия пара на выходе регулирующей ступени  в реальном процессе расширения пара в ступени равна: .Затем из полученной точки вертикально вниз (по изоэнтропе) проводится линия до пересечения с изобарой давления в первом регенеративном отборе  .Далее это расстояние переводится по масштабу в  и умножается на КПД отсека турбины, из которого осуществляется отбор. Это расстояние вновь откладывается вниз, из прежней точки и по изоэнтальпе (при пересечении изоэнтальпы и изобары 6,56 МПа) получаем точку реального процесса и энтальпию пара в камере первого регенеративного отбора в реальном процессе расширения. Аналогично находятся точки, соответствующие состоянию пара в камере второго отбора.Энтальпия пара в первом отборе  , кДж/кг, вычисляют по формуле (1.6)где  энтальпия пара при адиабатном расширении при   внутренний относительный кпд отсека, принят 0,84 .Энтальпия пара во втором отборе  , кДж/кг, вычисляют по формуле где  энтальпия пара при адиабатном расширении при   внутренний относительный кпд отсека, принят 0,84  .Определяем давление  на входе в ЦСД, приняв потери давления в системе промежуточного перегрева 7%:  оС;  кДж/кгПотеря давления промежуточного пара в стопорном и регулирующих клапанах ЦСД принят 4%. Учитывая потерю, давление будет равным:  Энтальпия пара в третьем отборе  , кДж/кг, вычисляют по формуле где  энтальпия пара при адиабатном расширении при    внутренний относительный кпд отсека, принят 0,83  .Энтальпия пара в четвертом отборе  , кДж/кг, вычисляют по формуле где  энтальпия пара при адиабатном расширении при   внутренний относительный кпд отсека, принят 0,83  .Энтальпия пара в пятом отборе  , кДж/кг, вычисляют по формуле где  энтальпия пара при адиабатном расширении при   внутренний относительный кпд отсека, принят 0,83 .Энтальпия пара в шестом отборе  , кДж/кг, вычисляют по формуле где  энтальпия пара при адиабатном расширении при   внутренний относительный кпд отсека, принят 0,83  .Энтальпия пара в седьмом отборе  , кДж/кг, вычисляют по формуле где  энтальпия пара при адиабатном расширении при    внутренний относительный кпд отсека, принят 0,82 Энтальпия пара в восьмом отборе  , кДж/кг, вычисляют по формуле где  энтальпия пара при адиабатном расширении при   внутренний относительный кпд отсека, принят 0,82  Энтальпия пара в конденсаторе  , кДж/кг, вычисляют по формуле где  энтальпия пара при адиабатном расширении при   внутренний относительный кпд отсека, принят 0,82  На рисунке 2. представлена h,S-диаграмма расширения пара в турбине при номинальной нагрузке. По таблицам воды и водяного пара определяем температуру пара в соответствующем отборе турбины по значениям его давления и энтальпии: При  ;При  ;При  ;При  При  ;При  ;При  ;Пар в камере 8 отбора влажный, поэтому определяется степень сухости пара: При  ;При  .Рассчитываем давление греющего водяного пара в регенеративных подогревателях. Потери давления по трубопроводу от отбора турбины до соответствующего подогревателя принимаются равным  :  Определяем по таблицам воды и водяного пара по найденным давлениям насыщения в подогревателях значения температуры и энтальпии конденсата греющего пара: При  кДж/кг;При  ;При  ;При  ;При  ;При  ;При  ;При  ;При  .Принимается недогрев воды в регенеративных подогревателях высокого давления равным 2 0С и регенеративных подогревателях низкого давления-5 0С и рассчитываем температуру воды на выходе из этих подогревателей:   Давление за питательным насосом с учетом гидравлических потерь в парогенераторе:  МПа.Потери давления питательной воды в ПВД составляют:  МПа.Давление питательной воды на выходе из ПВД составляет:  МПа МПа МПаПотери давления основного конденсата в ПС, СХ и ПНД составляет:  МПа. Давление на выходе из конденсатного насоса I-го подъема равно  МПа.Давление основного конденсата на выходе из ПС составляет:  МПаДавление основного конденсата на выходе из ПНД-1 составляет:  МПа.Давление на выходе из конденсатного насоса II-го подъема равно  МПа.Давление основного конденсата на выходе из CХ составляет:  МПаДавление основного конденсата на выходе из ПНД-2 составляет:  МПа.Давление на выходе из конденсатного насоса III-го подъема равно  МПа.Давление основного конденсата на выходе из ПНД-3 составляет:  МПаДавление основного конденсата на выходе из ПНД-4 составляет:  МПаПо таблицам для воды и перегретого пара определяем энтальпию воды после подогревателей: При  кДж/кг;При  ;При  ;При  ;При  ;При  ;При  ;Величины недоохлаждения дренажа, сливаемого из ПВД, оцениваем значениями:  ;  ;  ; Температура и энтальпия дренажа, сливаемого из ПВД, соответственно равны:   кДж/кг  кДж/кг  кДж/кг Рисунок 2. h,s-диаграмма расширения пара в турбине К-800-240 Таблица 3. Параметры пара и воды в турбоустановке К-800-240
4. Тепловые балансы подогревателей Утечки пара через уплотнения  ,где  коэффициент утечек пара через уплотнения турбины, принят 0,01; расход пара на турбину. Расход питательной воды на котел  вычисляют по формуле: где расход пара на турбину; потери с утечками, %; 4.1. Определение расхода пара на турбопривод питательного насоса Параметры пара перед стопорным клапаном приводной турбины: РТП0 =1,5МПа; tТП0 = 447°С; hТП0 =3358 кДж/кг. Давление в конденсаторе турбины РТПк=6,87 кПа. Потеря давления свежего пара в стопорном и регулирующих клапанах составляет 4%. Учитывая потерю, давление будет равным:  Энтальпия пара в конденсаторе  , кДж/кг, вычисляют по формуле где  энтальпия пара при адиабатном расширении при   внутренний относительный кпд отсека, принят 0,82  Располагаемый теплоперепад турбопривода  ,  , вычисляют по формуле ,где  - энтальпия пара перед турбоприводом, , - энтальпия пара на выхлопе турбопривода, , Секундный расход пара на турбину  , кг/с вычисляют по формуле  где  - мощность насоса, кВт,  -относительный электрический КПД (0,81÷0,83);Мощность насоса определяется по формуле  где  - объемный расход питательной воды давление после ПН, принят  ;  давление на всасе в ПН, принят  .Производительность насосов определяется максимальным расходом питательной воды на котел с запасом не менее 5%:    На энергоблок устанавливается по два питательных насоса, следовательно мощность одного питательного насоса:  Секундный расход пара на приводную турбину питательного насоса:  Общий расход пара из отбора № 3 на приводные турбины насосов:  4.2. Расчет регенеративных подогревателей высокого давления На рисунке 4 представлена схема для расчета ПВД 7.  Рисунок 4. Схема ПВД 7 Уравнение теплового баланса ПВД7  Расход греющего пара на ПВД7:  , .На рисунке 5 представлена схема для расчета ПВД 6.  Рисунок 5. Схема ПВД 6 Расход греющего пара на ПВД 6:  , На рисунке 6. представлена схема для расчета ПВД 5.  Рисунок 6. Схема ПВД 5 Расход греющего пара на ПВД 5:  , |
;
;
.